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抗がん剤マイトマイシン C の作用増強における磁界周波数の影響評価

抗がん剤マイトマイシン C の作用増強における磁界周波数の影響評価. 環日本海域環境研究センター 生体機能計測部門 梅上　大勝. はじめに. 化学療法の問題点. がん細胞患部以外の細胞にも作用 ⇒抗がん作用の減少 　⇒抗 がん剤 の副作用. 磁界を曝露. 磁界曝露部のみ抗がん剤作用が増大 　⇒抗 がん 剤の副作用を 軽減 磁束密度が大きいほど抗がん剤作用が増大. 曝露磁界の周波数依存性について実験. 固定具. 低周波磁界発生装置の製作. 実験領域. 現有の極低周波磁界発生装置. 励磁 コイル. 励磁コイル. (1) 周波数 60 Hz 以下

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抗がん剤マイトマイシン C の作用増強における磁界周波数の影響評価

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  1. 抗がん剤マイトマイシンCの作用増強における磁界周波数の影響評価抗がん剤マイトマイシンCの作用増強における磁界周波数の影響評価 環日本海域環境研究センター 生体機能計測部門 梅上　大勝

  2. はじめに 化学療法の問題点 がん細胞患部以外の細胞にも作用 ⇒抗がん作用の減少 　⇒抗がん剤の副作用 磁界を曝露 磁界曝露部のみ抗がん剤作用が増大 　⇒抗がん剤の副作用を軽減 磁束密度が大きいほど抗がん剤作用が増大 曝露磁界の周波数依存性について実験

  3. 固定具 低周波磁界発生装置の製作 実験領域 現有の極低周波磁界発生装置 励磁コイル 励磁コイル (1) 周波数60 Hz以下 (2) 磁束密度 50 mT フェライトコア 高周波駆動における問題点 (a) 励磁コイルが単線 表皮効果，発熱 (b) 電源の定格電圧 高周波駆動における駆動電圧の上昇 新しい磁界発生装置の製作

  4. 実験装置の概略 実験装置の条件 (1) 磁束密度：50 mT 　⇒磁束密度依存性 　⇒現有の装置が最大50 mT (2) 励磁周波数 ⇒600 Hz，6 kHzに設定 (3) 実験温度：37 ℃ 　⇒大腸菌の熱影響 フェライトコア 200 60 60 60 180 高周波駆動 30 (a) フェライトコア 　⇒渦電流損が小さい (b) リッツ線 　⇒表皮効果を低減 恒温槽 励磁コイル 磁界発生部の模式図 恒温槽

  5. 一次側端子 二次側端子 接続線 15:1のトランス 駆動回路の構成 電源の定格 　電圧：42 V 　電流：14 A 駆動条件(6kHz) 　電圧：372 V 　電流：58 A 直列共振回路を構成 トランスを接続 駆動回路図 電源の出力 　電圧：11.2 V 　電流： 6.7 A 2次側の出力 　電圧：1.5 V 　電流： 50 A 4µF(6kHz) 400µF(600Hz) 共振用コンデンサ 600Hz ：400µF 6kHz ：4µF １５：２のトランスの外観 共振用コンデンサ

  6. 実験領域の磁界分布 チューブ 磁界の向き 実験領域の磁束密度分布 実験領域断面の模式図 実験領域内の磁束密度分布：50 mT ±5 % サンプル4本分の実験スペースを確保

  7. 抗がん剤マイトマイシンＣ G C T T Ｇ A C T C A A G A T マイトマイシンＣ DNAへの作用機構 グアニンをアルキル化 ＤＮＡ複製が阻害 DNA鎖 DNAへの作用機構 細胞増殖の抑制

  8. LB溶液 ＋ 大腸菌 磁界曝露影響測定方法 磁界曝露(Exposure) ＬＢ寒天培地 コロニー生成 マイトマイシンＣ 1µg/ml投与 磁界非曝露(Control) ＬＢ寒天培地 コロニー生成 コロニー数　＝　生菌数 磁界曝露群と磁界非曝露群とのコロニー数を比較 磁界曝露群　＜　磁界非曝露群　：抗がん剤の作用増大 磁界曝露群　＞　磁界非曝露群　：抗がん剤の作用抑制

  9. 磁界曝露影響測定結果 C:Control No drug MF only MMC 1µg/ml MMC 1µg/ml +MF MMC 1µg/ml 周波数間での相対比の時間変化 6Hz,60Hz　　：殺菌効果が増強 600Hz,6kHz ：殺菌効果に影響有 抗がん剤シスプラチンにおいて殺菌効果に周波数依存性を示している 生菌数の時間変化

  10. まとめ • 磁束密度50mT，600Hz及び6kHzを発生可能な装置を製作 • 抗がん剤マイトマイシンＣにおいて，6Hz，60Hz，600Hz，6kHzの4点において影響評価測定を行った • 各周波数間で殺菌効果が異なるため周波数依存性を示唆 • 抗がん剤シスプラチンにおいても周波数依存性の報告 今後の課題 • 実験回数を増やすことで有意差検定を行う • 600Hz，6kHzにおいて磁束密度依存性の確認 • ヒト細胞を用いた磁界曝露実験

  11. 低周波磁界発生装置の外観 恒温槽 励磁コイル 位置決め固定棒 フェライトコア 冷却用 DCブロワーファン 実験装置固定台

  12. 実験装置の概略 フェライト 12ターン 26/5/5/5-0.07 総芯線数 3250本 線径 6 mm ギャップ 30 mm 断面積　60 mm × 60 mm 温度　　 37℃ 50 mT 58 A フェライトコア 鉄心　　　　: 励磁コイル： リッツ線　　： 実験領域　： 磁束密度　： 励磁電流　： 200 60 60 60 180 30 励磁コイル 恒温槽 磁界発生部の模式図 恒温槽

  13. 駆動回路の構成 回路構成 駆動回路の仕様 • 直列共振回路 • ⇒駆動電圧の低減 • トランスを接続 • 　⇒降圧により電流を増加 • 372 V 11.7 V • 58 A6.4 A • 励磁電流 • 駆動電圧 巻数 Ｎ　　　 　 ：24 ターン磁束密度 B　　　 ：50 mT 面積 Ｓ ：3600 mm2 インダクタンス L　：170 µH 漏れ磁束の検討 ピックアップコイルにより電圧として検出 励磁コイル部 ：3.44Vp-p 実験領域部　 ：1.50Vp-p 検出電圧比　 ：2.3 必要な励磁電流 出力定格 電圧：42 V 電流：14 A 駆動回路図

  14. 励磁電流値の算出 <ファラデーの法則> 磁束錯交数 ： 　　　　電流 ： インダクタンス L=170µH 　巻き数 N=24ターン 面積 S=3600mm2 　磁束密度 B=50mT ⇒必要電流値

  15. ピックアップコイル（１０巻）により磁束密度を計測ピックアップコイル（１０巻）により磁束密度を計測 励磁コイル部 ①：3.44Vp-p 実験領域部 ②：1.50Vp-p 検出した電圧比＝電流比 磁束密度50mT発生に必要な電流は 計算により、25.4A ファラデーの電磁誘導の法則 漏れ磁束の評価 ① ② 計測位置

  16. 実験装置の製作 ＜内部抵抗と消費電力＞ 低抵抗の測定 半地幅B=18.6Hz 共振周波数f0=6160Hz 共振の鋭さQ=f0/B=335 内部抵抗r=ω0L/Q=18.4mΩ 電流‐周波数特性 消費電力 計測回路図

  17. 温度計測点 冷却風 励磁コイルの温度 50mT駆動時の温度変化 エアフローと温度計測点 最も温度が高くなる励磁コイル上部温度を測定 52℃で安定してあり，リッツ線の耐熱120℃以下

  18. 大腸菌の増殖推移 磁界曝露群　　MMC濃度 0 µg/ml 磁界非曝露群 MMC濃度 0 µg/ml 磁界曝露群　　 MMC濃度 1 µg/ml 磁界非曝露群 MMC濃度 1 µg/ml MF0mT only No drug MMC 1µg/ml MMC 1µg/ml +MF 0mT 実験環境比較実験 磁界条件 磁束密度：0 mT 生菌数の時間変化 MMC濃度 0µg/ml 及び 1 µg/mlにおいて生菌数の推移が等しい 磁界発生装置と恒温装置間において磁界が曝露される以外の条件は等しい

  19. 実験系の外観 インキュベーター 水循環用ホース 恒温装置 ポンプ 恒温槽 低周波磁界発生装置 励磁コイル

  20. 増強効果の周波数依存 Reaction time：2h 抗がん剤作用の増強効果 • 周波数依存を確認 • 対数グラフで線形特性 • 60Hzが最も増強率が高 • 60Hzを堺に増強率が低 増強 増強 周波数影響が示唆された 抗がん剤の増強効果における磁界条件 周波数間の相対比 • 磁束密度依存性 • 周波数依存性

  21. 周波数間の生菌数の推移 MF only MF only No drug No drug MMC 1µg/ml MMC 1µg/ml MMC 1µg/ml +MF MMC 1µg/ml +MF MF only No drug 曝露磁界周波数6Hz 曝露磁界周波数60Hz MMC 1µg/ml MF only MMC 1µg/ml +MF No drug MMC 1µg/ml MMC 1µg/ml +MF 曝露磁界周波数600Hz 曝露磁界周波数6kHz

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